Notas biopoéticas 25 - 30

Mais anotações sobre origem da vida, “das moléculas ao homem”.

25

Ranen Aviner, Anjana Shenoy, Orna Elroy-Stein , Tamar Geiger; Uncovering Hidden Layers of Cell Cycle Regulation through Integrative Multi-omic Analysis - journals.plos.org

Resumo

Estudar a complexa relação entre transcrição, tradução e degradação de proteínas é essencial para a nossa compreensão dos processos biológicos na saúde e na doença. As correlações limitadas observadas entre o mRNA e a abundância de proteínas sugerem uma regulação generalizada das etapas pós-transcricionais e suportam a importância do perfil dos níveis de mRNA em paralelo com a síntese de proteínas e taxas de degradação. Neste trabalho, aplicamos uma abordagem multiomic integradora para estudar a expressão gênica ao longo do ciclo celular de mamíferos através de análises lado a lado dos níveis de mRNA, tradução e proteína. Nossa análise lança nova luz sobre a contribuição significativa da síntese de proteínas e degradação para a variância na expressão de proteínas. Além disso, verificamos que a regulação da tradução desempenha um papel importante na fase S, enquanto que a progressão através da mitose é predominantemente controlada por alterações nos níveis de mRNA ou na estabilidade das proteínas. Verificou-se que as funções moleculares específicas são co-reguladas e partilham padrões semelhantes de mRNA, tradução e expressão proteica ao longo do ciclo celular. Nomeadamente, estes incluem genes e vias inteiras não previamente implicadas na progressão do ciclo celular, demonstrando o potencial desta abordagem para identificar novos mecanismos reguladores para além dos revelados pelo perfil de expressão tradicional. Através desta análise de três níveis, caracterizamos diferentes mecanismos de expressão gênica, descobrimos novos produtos genéticos de ciclismo e destacamos a importância e utilidade de combinar conjuntos de dados gerados usando diferentes técnicas que monitoram etapas distintas de expressão gênica.

Notas:

1

De: en.wikipedia.org - Multiomics

Multiomics (multiômica) significa uma nova abordagem de análises biológicas, onde os conjuntos de dados são múltiplos omes como genoma, proteoma, transcriptome, epigenoma e microbiome.[1][2][3] Combinando estes omes em um jogo dos omes, um pode analisar os dados grandes complexos eficientemente bastante para encontrar biomarkers facilmente. A utilização de múltiplas tecnologias ômicas para estudar a vida de forma em concerto. Isso significa que ele integra diversos dados ômicos para encontrar uma relação correspondente geno-feno-envirótipo ou associação mesmo com números reduzidos de amostras, embora a multiômica geralmente envolva grandes massas de dados (“big data”).

Normalmente, um grande número de amostras é necessário para detectar relações funcionais, mas usando multiomics, transpassando vários tipos de dados, os pesquisadores tentam detectar essas associações com mais confiança. Um exemplo de caso é encontrar a detecção de marcador de suicídio por tomar-se sangue de pacientes com depressão e realizar o sequenciamento do genoma, transcriptoma e epigenoma para combinar esses omes e encontrar marcadores significativos comumente encontrados na população do caso.

Referências

1.Bersanelli, Matteo; Mosca, Ettore; Remondini, Daniel; Giampieri, Enrico; Sala, Claudia; Castellani, Gastone; Milanesi, Luciano (1 January 2016). "Methods for the integration of multi-omics data: mathematical aspects". BMC Bioinformatics. 17 (2): S15. doi:10.1186/s12859-015-0857-9. ISSN 1471-2105. PMC 4959355 . PMID 26821531. 

2.Bock, Christoph; Farlik, Matthias; Sheffield, Nathan C. (August 2016). "Multi-Omics of Single Cells: Strategies and Applications". Trends in Biotechnology. 34 (8): 605–608. doi:10.1016/j.tibtech.2016.04.004. 

3.Vilanova, Cristina; Porcar, Manuel (26 July 2016). "Are multi-omics enough?". Nature Microbiology. 1 (8): 16101. doi:10.1038/nmicrobiol.2016.101. 

2

Fase S - pt.wikipedia.org

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“Mundo Nylon”

Vídeo de Victor Rossetti

https://youtu.be/9k3tGNV6xms 

Meu "Mundo Nylon".

“O caos permitiu a seleção de espécies químicas perpetuantes, e não qualquer caminho nos moldes da falácia de Hoyle.”

O "Mundo Nylon" é um conceito que descreveria uma etapa fundamental da evolução química na Terra primitiva. Ele define o período de transição entre a existência de moléculas simples (monômeros) e o surgimento dos primeiros sistemas biológicos complexos, caracterizado pela formação espontânea de longas cadeias poliméricas através de reações de condensação.

Aqui está uma explicação detalhada dessa hipótese:

1. A Analogia Química: Por que "Nylon"?

O nome deriva do fato de o Nylon ser uma poliamida sintética. Na química orgânica, as proteínas (os "motores" da vida) também são poliamidas, pois são formadas por ligações peptídicas.

• A Reação de Condensação: Assim como na fabricação do Nylon, onde a união de moléculas libera uma molécula de água H2O, no Mundo Nylon a Terra primitiva teria facilitado a união de aminoácidos, aminonitrilas, diácidos e diaminas.

• Diversidade de Blocos: Diferente da vida atual, que utiliza apenas 20 aminoácidos específicos, o Mundo Nylon seria um cenário de "química experimental", onde uma enorme variedade de moléculas bifuncionais se polimerizavam, criando uma vasta biblioteca de polímeros.

2. A Formação de Nichos Catalíticos

No Mundo Nylon, o alongamento das cadeias químicas não era apenas um aumento de tamanho, mas um aumento de capacidade funcional:

• Enovelamento: À medida que essas cadeias de "nylon pré-biótico" cresciam, elas começavam a se dobrar sobre si mesmas, criando estruturas tridimensionais complexas.

• Microambientes: Essas dobras criavam fendas e superfícies que podiam atrair outras moléculas pequenas, agindo como catalisadores primitivos (proto-enzimas). Isso permitia que reações químicas que seriam lentas ou impossíveis na "sopa" diluída ocorressem de forma acelerada dentro desses nichos.

3. Seleção Química e Complexidade

O Mundo Nylon estabelece a ponte entre a química aleatória e a biologia organizada através de dois processos:

1. Persistência: Polímeros mais longos e estruturados eram mais resistentes à degradação ambiental do que moléculas simples, permitindo que a complexidade se acumulasse ao longo do tempo.

2. Ciclos de Autoconservação: Eventualmente, alguns desses polímeros passaram a facilitar a formação de outros polímeros semelhantes, dando origem aos primeiros ciclos autocatalíticos — o embrião do que viria a ser o metabolismo.

Resumo do Conceito

O Mundo Nylon postula que a vida não surgiu de um "estalo" de informação (como o RNA), mas sim de um período de intensa experimentação material. Nele, a polimerização desordenada de diversas cadeias amídicas criou a infraestrutura física e catalítica necessária para que, mais tarde, os ácidos nucleicos (como o RNA e DNA) pudessem assumir o controle da hereditariedade.

Em suma: é a fase em que a química da Terra deixou de ser apenas sobre "peças soltas" e passou a ser sobre "máquinas moleculares".

27

Biopoese, essa coisa simples:

Norio Kitadai, Shigenori Maruyama. Origins of building blocks of life: A review. Geoscience Frontiers, Volume 9, Issue 4, 2018, Pages 1117-1153, ISSN 1674-9871, https://doi.org/10.1016/j.gsf.2017.07.007 . - (www.sciencedirect.com) 

28

Antes o caos do que degraus de uma constante falácia de Hoyle:

Chimeras químicas diversas podem estar na origem das primeiras estruturas moleculares relacionadas à genética.

Site de divulgação de pesquisas diversas em biopoese:

https://www.scripps.edu/krishnamurthy/news.html 

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Alternância entre seco e úmido para evitar a hidrólise 

- NEWS FEATURE  09 DECEMBER 2020

How the first life on Earth survived its biggest threat — water

Living things depend on water, but it breaks down DNA and other key molecules. So how did the earliest cells deal with the water paradox?

https://www.nature.com/articles/d41586-020-03461-4 

Tradução: Como a primeira vida na Terra sobreviveu à sua maior ameaça — a água

Os seres vivos dependem da água, mas ela decompõe o DNA e outras moléculas importantes. Então, como as primeiras células lidaram com o paradoxo da água?

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Flexible Nucleic Acids (FNAs) as Informational Molecules: Enzymatic Polymerization of fNTPs on DNA Templates and Nonenzymatic Oligomerization of RNA on FNA Templates

Maryline Chemama et al. Methods Mol Biol. 2019.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31016705/ 

Resumo

A metodologia que permite a transferência de informações enzimáticas e não enzimáticas com FNAs é descrita. Essa metodologia inclui a síntese química de fNTPs e fN fosforamiditos, além de protocolos de transferência enzimática e não enzimática de informações. 

 

Notas biopoéticas 19 - 24

Mais ‘cacos’ “das moléculas ao homem”.

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UMA TEORIA DA EVOLUÇÃO PARA A EVOLUÇÃO - netnature.wordpress.com

“Um novo modelo da evolução traça os possíveis contornos de uma fase crítica e misteriosa na infância da Terra, quando algumas substâncias químicas estranhas deram origem aos antepassados ​​moleculares da vida como a conhecemos hoje. [...]”

Meu comentário:

Podem ter havido períodos na história que os sistemas em multiplicação (não se deve dizer aqui "reprodução") apresentavam estruturas bizarras, com diácidos, diaminas e outras formas ainda não "standard" de moléculas bioquímicas, simplesmente por seleção química permitindo catálise e manutenção de sistemas minimamente estáveis, mesmo que com variações (noutras palavras, eles desestabilizavam-se, variavam e voltavam, a produzir reações e seus sistemas, diferentemente de processos que se perpetuavam).

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CIENTISTAS CRIAM ENZIMA QUE PODE AJUDAR A EXPLICAR A ORIGEM DA VIDA - netnature.wordpress.com

“Imitando a evolução natural em um tubo de ensaio, os cientistas do Instituto de Pesquisa Scripps (TSRI) desenvolveram uma enzima com uma propriedade única que poderia ter sido crucial para a origem da vida na Terra. Além de iluminar um possível caminho para o início da vida, o experimento permitiu produzir uma ferramenta poderosa para a evolução de novas moléculas e utilidades.”

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Um comentário de Jorio Eduardo Maia:

“A homoquiralidade pode ser um desafio para nossa imaginação. Mas, talvez não tenha representado nenhum problema para uma natureza que dispunha de centenas de milhões de anos e uma quantidade praticamente ilimitada de produzir e combinar moléculas orgânicas, que também existiam em número incalculável. Tem uma frase interessante que diz o seguinte; "a quantidade tem uma qualidade que é toda sua" . Então, a natureza sempre teve e tem grande disponibilidade de tempo, espaço, moléculas e "infinitas" maneiras de combiná-las entre si. De forma que, presumivelmente, a realidade natural tem o potencial de produzir muito mais complexidade do que podemos imaginar . Agora, reconheçamos que reconstituir qual - entre tantas e tantas - foi a rota que a natureza tomou para produzir auto-replicantes é, sem dúvida, uma tarefa muito difícil. Mas, vai se tentando…”

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FASES EUTÉTICAS NO GELO FACILITAM A SÍNTESE PRÉ-BIÓTICA DE ÁCIDOS NUCLEICOS. - netnature.wordpress.com

“Em certos ambientes metais podem catalisar não-enzimaticamente a polimerização do RNA.”

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O problema

Já foi dito que o problema da origem da vida é como um enorme quebra-cabeças que conseguimos identificar que pintura reproduz, mas não colocamos todas as peças, e talvez jamais as coloquemos.

Por exemplo: temos uma região muito bem montada na hipótese do "mundo de RNA", que apresenta mesmo hoje "fósseis", nos vírus, viróides e virusóides de RNA, mas não conhecemos muito bem os passos nem mesmo os antecessores diretos do RNA.

Conhecemos boa parte da formação dos aminoácidos e das bases nitrogenadas, mas "patinamos" em certas questões de sua organização inicial, assim como na formação dos carboidratos mais fundamentais com os quais se complexaram.

Desconhecemos em muito a formação dos mais fundamentais mecanismos celulares, embora a formação de diversos já seja hoje proposta com boa segurança.

Assim, de passo em passo, poderíamos mesmo produzir uma "emulação" da primeira vida em laboratório, mas infelizmente, talvez não reproduzamos os exatos passos que a vida percorreu desde a matéria puramente mineral, 3,8 bilhões de anos atrás.

É um problema, diferentemente da evolução e seus mecanismos, epistemologicamente crítico, e talvez nunca tenhamos a finalização do quebra-cabeça em todos seus componentes, assim como seu histórico no tempo.

E também para os céticos - na verdade pseudocéticos - e afirmadores de uma "vida miraculosa", ou insustentável "eterna" ou distinta em intimidade do mundo, a não descoberta de inúmeros componentes e passos evolutivos químicos não seja resposta alguma por suas afirmações, e sim, o que realmente Ciência é:

"Aquilo que afirma o que jamais evidenciou-se diferente."

Logo, dizer "além daí não sabe-se" é um mérito, não um real problema.

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Link aparentemente morto, mas um bom guia para um importante tema:

NASA Astrobiology: Life in the Universe TNA World - astrobiology.nasa.gov

“DNA is the building block for life on Earth. But it is a highly complex molecule, and could not have arranged itself spontaneously. What did it develop from? Astrobiologists examine possible ancestors of DNA: nucleic acids called PNA, p-RNA, and TNA.”

Tradução:

“O DNA é o bloco de construção para a vida na Terra. Mas é uma molécula altamente complexa, e não poderia ter se arranjado espontaneamente. De qual se desenvolveu? Os astrobiologistas examinam possíveis antepassados do DNA: os ácidos nucleicos chamados PNA, p-RNA e TNA.”

Somemos.

Da trivial Wikipédia:

PAH world hypothesis (Hipótese do mundo de PAH) - en.wikipedia.org

“A hipótese do mundo de PAH é uma hipótese especulativa que propõe que os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH), conhecidos por serem abundantes no universo, incluindo nos cometas e, também, abundante na sopa primordial da terra primitiva, desempenhou um papel principal na origem da vida mediando a síntese de moléculas do RNA, conduzindo ao mundo do RNA. No entanto, ainda, a hipótese não foi testada.” 

E as notícias se aceleram em determinada direção:

The TNA world that came before the RNA one - www.chemistryworld.com

Chemists find evidence that a nucleic acid that is simpler than RNA could have been the primordial genetic material

Tradução: 

“O mundo TNA que veio antes de um de RNA

Os químicos encontram evidências de que um ácido nucleico que é mais simples do que o RNA podendo ter sido o material genético primordial”